DE102022208842A1

DE102022208842A1 - Method for operating a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor

Info

Publication number: DE102022208842A1
Application number: DE102022208842.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Klein; Daniel Zirkel; Gholamabas Esteghlal; Thomas Kiewnick
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024041779A1

Abstract

Verfahren (100) zum Betrieb eines Sperrwandlers (250) zum Laden eines Zwischenkreiskondensators (210), mit den Schritten: Ermitteln (120) einer Spannung (Ux), die die Spannung am Zwischenkreiskondensator (210) charakterisiert, Vorgeben (140) eines Soll-Ladestromwerts (I_L) zum Laden des Zwischenkreiskondensators (210) und Vorgeben eines entsprechenden Tastverhältnis (Tx) zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters (252) solange die ermittelte Spannung (Ux) einen ersten Spannungswert (U1) unterschreitet, Vorgeben (150) eines Soll-Ladespannungswerts (U_L), solange die ermittelte Spannung (Ux) dem ersten Spannungswert (U1) entspricht oder die ermittelte Spannung (Ux) den ersten Spannungswert (U1) überschreitet und die ermittelte Spannung (Ux) einen zweiten Spannungswert (U2) unterschreitet.Method (100) for operating a flyback converter (250) for charging an intermediate circuit capacitor (210), with the steps: determining (120) a voltage (Ux) which characterizes the voltage at the intermediate circuit capacitor (210), specifying (140) a target value Charging current value (I_L) for charging the intermediate circuit capacitor (210) and specifying a corresponding duty cycle (Tx) for controlling the first power switch (252) as long as the determined voltage (Ux) falls below a first voltage value (U1), specifying (150) a target charging voltage value (U_L), as long as the determined voltage (Ux) corresponds to the first voltage value (U1) or the determined voltage (Ux) exceeds the first voltage value (U1) and the determined voltage (Ux) falls below a second voltage value (U2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Sperrwandlers zum Laden eines Zwischenkreiskondensators sowie den Sperrwandler zum Laden des Zwischenkreiskondensators. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for operating a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor and the flyback converter for charging the intermediate circuit capacitor. The invention further relates to a drive train with a corresponding device and a vehicle with a drive train as well as a computer program and a machine-readable storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und Vorrichtungen zum Laden eines Zwischenkreiskondensators in einem Hochvoltnetz sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugt Fahrzeuge mit einem elektrischen Antriebsstrang umfassen in einem Hochvoltnetz einen Zwischenkreiskondensator, der zwischen einer Energiequelle, bevorzugt einer Gleichspannungs- und/ oder Hochvolt-Energiequelle, und den Leistungsschaltern eines Pulswechselrichters angeordnet ist. Bevorzugt ist der Zwischenkreiskondensator innerhalb des Pulswechselrichters an der Gleichspannungsseite angeordnet. Die Energiequelle, bevorzugt eine Traktionsbatterie, dient der Versorgung einer elektrischen Maschine mit elektrischer Energie. Die elektrische Energie wird hierzu mittels dem Pulswechselrichter gewandelt. Die Gleichspannung der Energiequelle wird in eine Wechselspannung zur Versorgung einer mehrphasigen elektrischen Maschine gewandelt. Wenn das Fahrzeug ausgeschaltet oder abgestellt ist, wird die Energiequelle mittels mindestens einem Schalter von dem Hochvoltnetz abgetrennt und das Hochvoltnetz entladen, damit seitens des Hochvoltnetzes selbst bei Berührung stromleitender Teile keine Gefahr ausgeht. Bei der Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs muss die Energiequelle mit dem Hochvoltnetz leitend verbunden werden. Aufgrund des Spannungsunterschiedes zwischen dem entladenen Hochvoltnetz und der Energiequelle käme es bei einem Zuschalten mittels dem mindestens einen Schalter zu unzulässig hohen Ausgleichsströmen. Zur Reduktion der Spannungsunterschiede vor dem Zuschalten der Energiequelle wird der Zwischenkreiskondensator in dem Hochvoltnetz vorgeladen oder aufgeladen auf eine Spannung, die annähernd der Spannung der Energiequelle entspricht. Bei dem folgenden Zuschalten oder Schließen des mindestens einen Schalter liegen folglich keine wesentlichen Spannungsunterschiede mehr vor, sodass auch keine relevanten Ausgleichsströme auftreten. Das Laden, Aufladen oder Vorladen des Zwischenkreiskondensators erfolgt gewöhnlich mittels einer Zusatzschaltung, die einen parallelen Strompfad zu dem mindestens einen Schalter bereitstellt und ebenfalls einen Schalter und einen Widerstand, Vorladewiderstand oder Serienwiderstand umfasst. Zum Laden wird der Schalter des parallelen Strompfades geschlossen. Der sich ausbildende Ausgleichstrom wird mittels dem Widerstand auf zulässige Werte begrenzt. Wenn der Aufladevorgang beendet ist, wird der mindestens eine Schalter zwischen dem Hochvoltnetz und der Energiequelle geschlossen. Sodann ist der Antriebsstrang wieder einsatzbereit. Der parallele Strompfad mit Schalter und Vorladewiderstand benötigt zusätzliche Komponenten und Raum und führt zu zusätzlichem Gewicht und Kosten. Daher besteht ein Bedarf für alternative Lösungen, die ohne den parallelen Strompfad ein Laden des Zwischenkreiskondensators ermöglichen. Aus der DE 10 2020 206987 A1 ist ein Verfahren zum Laden eines Zwischenkreiskondensators in einem Hochvoltnetz bekannt.Methods and devices for charging an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network are known from the prior art. Vehicles with an electric drive train preferably include an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network, which is arranged between an energy source, preferably a DC and/or high-voltage energy source, and the power switches of a pulse inverter. The intermediate circuit capacitor is preferably arranged within the pulse inverter on the DC voltage side. The energy source, preferably a traction battery, is used to supply an electrical machine with electrical energy. For this purpose, the electrical energy is converted using the pulse inverter. The direct voltage from the energy source is converted into an alternating voltage to supply a multi-phase electrical machine. When the vehicle is switched off or parked, the energy source is disconnected from the high-voltage network by means of at least one switch and the high-voltage network is discharged so that no danger arises from the high-voltage network even if live parts are touched. When the vehicle is put back into operation, the energy source must be electrically connected to the high-voltage network. Due to the voltage difference between the discharged high-voltage network and the energy source, switching on using the at least one switch would result in impermissibly high compensating currents. To reduce the voltage differences before switching on the energy source, the intermediate circuit capacitor is precharged or charged in the high-voltage network to a voltage that approximately corresponds to the voltage of the energy source. When the at least one switch is subsequently switched on or closed, there are no longer any significant voltage differences, so that no relevant compensating currents occur. The charging, charging or precharging of the intermediate circuit capacitor is usually carried out by means of an additional circuit which provides a parallel current path to the at least one switch and also comprises a switch and a resistor, precharging resistor or series resistor. For charging, the switch of the parallel current path is closed. The resulting compensating current is limited to permissible values by means of the resistor. When the charging process is completed, the at least one switch between the high-voltage network and the energy source is closed. The drive train is then ready for use again. The parallel current path with switch and precharge resistor requires additional components and space and results in additional weight and cost. There is therefore a need for alternative solutions that enable charging of the intermediate circuit capacitor without the parallel current path. From the DE 10 2020 206987 A1 a method for charging an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network is known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Sperrwandlers zum Laden eines Zwischenkreiskondensators bereitgestellt. Der Sperrwandler ist eingangsseitig mit einem Niedervoltnetz und ausgangsseitig mit einem Hochvoltnetz verbindbar. Das Hochvoltnetz umfasst den zu ladenden Zwischenkreiskondensator. Bevorzugt ist der Sperrwandler im Betrieb eingangsseitig mit dem Niedervoltnetz und ausgangsseitig mit dem Hochvoltnetz verbunden. Bevorzugt bedeutet verbunden bzw. verbindbar in diesem Zusammenhang elektrisch leitend oder galvanisch verbunden, gekoppelt oder zusammen geschaltet. Der Sperrwandler umfasst eingangsseitig zwischen den Eingangsanschlüssen eine Reihenschaltung aus einem ersten Leistungsschalter und einer Primärwicklung eines Transformators und ausgangsseitig zwischen den Ausgangsanschlüssen eine Reihenschaltung einer Sekundärwicklung des Transformators und einer in Sperrrichtung geschalteten ersten Diode. Ausgangsseitig ist ein erster Kondensator zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltet. Bevorzugt ist eingangsseitig ein zweiter Kondensator zwischen die Eingangsanschlüsse geschaltet. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln einer Spannung, die die Spannung am Zwischenkreiskondensator charakterisiert. Vorgeben eines Soll-Ladestromwerts zum Laden des Zwischenkreiskondensators und Vorgeben eines entsprechenden Tastverhältnis zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters solange die ermittelte Spannung einen ersten Spannungswert unterschreitet. Vorgeben eines Soll-Ladespannungswerts zum Laden des Zwischenkreiskondensators und Vorgeben eines entsprechenden Tastverhältnis zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters solange die ermittelte Spannung dem ersten Spannungswert entspricht oder die ermittelte Spannung den ersten Spannungswert überschreitet und die ermittelte Spannung einen zweiten Spannungswert unterschreitet. Der erste Spannungswert ist dabei kleiner als der zweite Spannungswert.A method for operating a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor is provided. The flyback converter can be connected to a low-voltage network on the input side and to a high-voltage network on the output side. The high-voltage network includes the intermediate circuit capacitor to be charged. During operation, the flyback converter is preferably connected to the low-voltage network on the input side and to the high-voltage network on the output side. In this context, connected or connectable preferably means electrically conductive or galvanically connected, coupled or connected together. The flyback converter comprises, on the input side between the input connections, a series connection of a first power switch and a primary winding of a transformer and, on the output side, between the output connections, a series connection of a secondary winding of the transformer and a first diode connected in the reverse direction. On the output side, a first capacitor is connected between the output connections. A second capacitor is preferably connected between the input connections on the input side. The method includes the steps: Determining a voltage that characterizes the voltage at the intermediate circuit capacitor. Specifying a target charging current value for charging the intermediate circuit capacitor and specifying a corresponding duty cycle for controlling the first power switch as long as the determined voltage falls below a first voltage value. Specifying a target charging voltage value for charging the intermediate circuit capacitor and specifying a corresponding duty cycle for controlling the first power switch as long as the determined voltage corresponds to the first voltage value or the determined voltage exceeds the first voltage value and the determined voltage falls below a second voltage value. The first voltage value is smaller than the second voltage value.

Die Ermittlung der Spannung erfolgt über eine Spannungsmesseinrichtung und kann innerhalb oder außerhalb des Sperrwandlers angeordnet sein, bevorzugt ausgangsseitig oder eingangsseitig des Sperrwandlers. Die Ermittlung der Spannung wird so ausgeführt, dass eine Ermittlung, Schätzung oder Berechnung der Spannung über dem Zwischenkreiskondensator anliegenden Spannung erfolgt. Bevorzugt wird mittels einer Steuereinrichtung ein Soll-Ladestromwert ermittelt und vorgegeben, sodass bevorzugt mittels der Steuereinrichtung, bevorzugt mittels einem Stromreglers, bevorzugt in Abhängigkeit der ermittelten Spannung und dem vorgegebenen Soll-Ladestromwert ein Tastverhältnis für die Ansteuerung des ersten Leistungsschalters ermittelt und vorgegeben wird, sodass sich ein dem Soll-Ladestromwert annähernder oder entsprechender Ladestrom ausgangsseitig am Sperrwandler zum Zwischenkreiskondensator einstellt. Bevorzugt wird mittels der Steuereinrichtung ein Soll-Ladespannungswert ermittelt und vorgegeben, sodass bevorzugt mittels der Steuereinrichtung, bevorzugt mittels einem Spannungsregler, bevorzugt in Abhängigkeit der ermittelten Spannung und des vorgegebenen Soll-Ladespannungswerts ein Tastverhältnis für die Ansteuerung des ersten Leistungsschalters ermittelt und vorgegeben wird, sodass sich eine dem Soll-Ladespannungswert annähernde oder entsprechende Ladespannung ausgangsseitig am zu ladenden Zwischenkreiskondensator einstellt.The voltage is determined via a voltage measuring device and can be arranged inside or outside the flyback converter, preferably on the output side or input side of the flyback converter. The voltage is determined in such a way that the voltage across the intermediate circuit capacitor is determined, estimated or calculated. A target charging current value is preferably determined and specified by means of a control device, so that a duty cycle for the control of the first power switch is determined and specified preferably by means of the control device, preferably by means of a current regulator, preferably depending on the determined voltage and the predetermined target charging current value, so that A charging current that approximates or corresponds to the target charging current value is established on the output side of the flyback converter to the intermediate circuit capacitor. A target charging voltage value is preferably determined and specified by means of the control device, so that a duty cycle for the control of the first power switch is determined and specified preferably by means of the control device, preferably by means of a voltage regulator, preferably depending on the determined voltage and the predetermined target charging voltage value, so that A charging voltage that approximates or corresponds to the target charging voltage value is established on the output side of the intermediate circuit capacitor to be charged.

Zum Laden des Zwischenkreiskondensators wird der Sperrwandler als Hochsetzsteller betrieben. Bevorzugt wird eine niedrigere Eingangsspannung, beispielsweise eine Bordnetzspannung eines Fahrzeugs von ca. 12 - 14 Volt oder 48 Volt kontinuierlich hochgesetzt und damit der Zwischenkreiskondensator aufgeladen, bis eine Ausgangsspannung, die einer an das Hochvoltnetz anzuschließenden Energiequelle entspricht, beispielsweise von 200, 400, 800 oder auch 1000 Volt, an dem Zwischenkreiskondensator anliegt. Hierzu wird der eingangsseitige erste Leistungsschalter mit einem vorgegeben Tastverhältnis angesteuert. Bevorzugt soll die Vorladung oder das Laden des Zwischenkreiskondensators auf die zu erreichende Hochvoltspannung möglichst rasch erfolgen. Bevorzugt wird zur Vermeidung von zu hohen Strömen und oder zu hohen Spannungen am ersten Leistungsschalter der Betrieb des Sperrwandlers zum Laden des Zwischenkreiskondensators in mindestens zwei Phasen eingeteilt. Zunächst wird eine stromgeregelte Phase und anschließend eine spannungsgeregelte Phase durchgeführt. Bevorzugt wird in der stromgeregelten Phase entsprechend eines vorgegebenen maximalen Soll-Ladestromwerts das Tastverhältnis zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters in Abhängigkeit der ermittelten Spannung ermittelt und der erste Leistungsschalter entsprechend angesteuert. Steigt die ermittelte Spannung aufgrund des Betriebs des Sperrwandlers zum Laden des Zwischenkreiskondensators über einen vorgebbaren ersten Spannungswert, beispielsweise 90 % der zu erreichenden Hochvoltspannung, so wird der stromgeregelte Betrieb beendet und die spannungsgeregelte Phase durchgeführt. Bevorzugt wird in der spannungsgeregelten Phase entsprechend dem vorgegebenen Soll-Ladespannungswert das Tastverhältnis zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters in Abhängigkeit der ermittelten Spannung ermittelt und der erste Leistungsschalter entsprechend angesteuert. Steigt die ermittelte Spannung aufgrund des Betriebs des Sperrwandlers zum Laden des Zwischenkreiskondensators über einen vorgebbaren zweiten Spannungswert, der beispielsweise der zu erreichenden Hochvoltspannung entspricht, so wird der spannungsgeregelte Betrieb beendet. Vorteilhaft wird somit ein rasches Laden eines Zwischenkreiskondensators ermöglicht unter Begrenzung der maximalen Ströme und Spannungen am ersten Leistungsschalter.To charge the intermediate circuit capacitor, the flyback converter is operated as a step-up converter. Preferably, a lower input voltage, for example an on-board electrical system voltage of a vehicle of approximately 12 - 14 volts or 48 volts, is continuously increased and the intermediate circuit capacitor is thus charged until an output voltage which corresponds to an energy source to be connected to the high-voltage network, for example of 200, 400, 800 or also 1000 volts, which is applied to the intermediate circuit capacitor. For this purpose, the first circuit breaker on the input side is controlled with a predetermined duty cycle. The precharging or charging of the intermediate circuit capacitor to the high-voltage voltage to be achieved should preferably take place as quickly as possible. To avoid excessive currents and/or excessive voltages at the first circuit breaker, the operation of the flyback converter for charging the intermediate circuit capacitor is preferably divided into at least two phases. First, a current-controlled phase and then a voltage-controlled phase are carried out. Preferably, in the current-controlled phase, the duty cycle for controlling the first power switch is determined in accordance with a predetermined maximum target charging current value as a function of the determined voltage and the first power switch is activated accordingly. If the determined voltage rises due to the operation of the flyback converter for charging the intermediate circuit capacitor above a predeterminable first voltage value, for example 90% of the high-voltage voltage to be achieved, the current-controlled operation is ended and the voltage-controlled phase is carried out. Preferably, in the voltage-controlled phase, the duty cycle for controlling the first power switch is determined in accordance with the predetermined target charging voltage value as a function of the determined voltage and the first power switch is activated accordingly. If the determined voltage rises due to the operation of the flyback converter for charging the intermediate circuit capacitor above a predeterminable second voltage value, which corresponds, for example, to the high-voltage voltage to be achieved, the voltage-controlled operation is ended. This advantageously enables rapid charging of an intermediate circuit capacitor while limiting the maximum currents and voltages at the first power switch.

In einer anderen Ausgestaltung ist während dem Vorgeben des Soll-Ladestromwerts das Tastverhältnis größer als ein erstes vorgegebenes Tastverhältnis.In another embodiment, while the target charging current value is being specified, the duty cycle is greater than a first predetermined duty cycle.

Während dem Vorgeben des Soll-Ladestromwerts wird das Tastverhältnis stets größer vorgegeben als ein erstes vorgegebenes Tastverhältnis oder ein minimales Tastverhältnis. Somit wird eine Energieflussumkehr sicher vermieden. Mit einer Energieflussumkehr könnten Überströme und Überspannungen am ersten Leistungsschalter auftreten. Vorteilhaft werden mit der Vergrößerung des Tastverhältnisses mögliche Überlastungen des Leistungsschalters vermieden.While specifying the target charging current value, the duty cycle is always specified to be greater than a first predetermined duty cycle or a minimum duty cycle. This safely avoids a reversal of energy flow. With a reversal of energy flow, overcurrents and overvoltages could occur at the first circuit breaker. Possible overloads of the circuit breaker are advantageously avoided by increasing the duty cycle.

In einer anderen Ausgestaltung wird vor dem Übergang von dem Vorgeben des Soll-Ladestromwerts zum Vorgeben des Soll-Ladespannungswerts der Soll-Ladestrom reduziert.In another embodiment, the target charging current is reduced before the transition from specifying the target charging current value to specifying the target charging voltage value.

Vor dem Übergang von der stromgeregelten Phase zu der spannungsgeregelten Phase, beispielsweise bei Erreichen von 90% des ersten Spannungswertes, wird der Soll-Ladestrom, beispielsweise auf 10% des vorgegebenen Soll-Ladestroms, reduziert. Mittels dieser Maßnahme werden vorteilhaft große Spannungsüberschwinger bei Erreichen des ersten Spannungswertes mittels der Stromregelung vermieden.Before the transition from the current-controlled phase to the voltage-controlled phase, for example when 90% of the first voltage value is reached, the target charging current is reduced, for example to 10% of the predetermined target charging current. This measure advantageously avoids large voltage overshoots when the first voltage value is reached by means of the current control.

In einer anderen Ausgestaltung wird bei dem Übergang von dem Vorgeben des Soll-Ladestromwerts zum Vorgeben des Soll-Ladespannungswerts das Tastverhältnis stetig übernommen.In another embodiment, the duty cycle is continuously adopted during the transition from specifying the target charging current value to specifying the target charging voltage value.

Bei dem Übergang von der stromgeregelten Phase zu der spannungsgeregelten Phase wird das zuletzt in der stromgeregelten Phase vorliegende Tastverhältnis übernommen und zu Beginn der spannungsgeregelten Phase eingesetzt, insbesondere mittels Initialisierung des Spannungsreglers. Die Initialisierung des Spannungsreglers führt zu einem stetigen Übergang, wodurch bevorzugt ein abrupter Wechsel des stationären Betriebszustands vermieden wird. Vorteilhaft werden somit Überströme und Überspannungen am ersten Leistungsschalter vermieden.During the transition from the current-controlled phase to the voltage-controlled phase, this will be the case The duty cycle that last existed in the current-controlled phase is adopted and used at the beginning of the voltage-controlled phase, in particular by initializing the voltage regulator. The initialization of the voltage regulator leads to a steady transition, which preferably avoids an abrupt change in the steady-state operating state. Overcurrents and overvoltages at the first circuit breaker are thus advantageously avoided.

In einer anderen Ausgestaltung nimmt während dem Vorgeben des Soll-Ladespannungswerts der Ladestrom kontinuierlich ab.In another embodiment, the charging current decreases continuously while the target charging voltage value is specified.

Vorteilhaft werden somit große Spannungsüberschwinger bei Erreichen des zweiten Spannungswertes mittels der Spannungsregelung vermieden.Large voltage overshoots when the second voltage value is reached are thus advantageously avoided by means of the voltage control.

In einer anderen Ausgestaltung wird ein Strom, der den Strom durch die erste Diode charakterisiert, ermittelt und das Verfahren zum Betrieb des Sperrwandlers beendet, nachdem der ermittelte Strom einen ersten vorgebbaren Stromwert unterschreitet, bevorzugt während des Schritts der Bereitstellung der Soll-Ladespannung.In another embodiment, a current that characterizes the current through the first diode is determined and the method for operating the flyback converter is ended after the determined current falls below a first predeterminable current value, preferably during the step of providing the target charging voltage.

Wenn der Strom, bevorzugt der ausgangsseitige Strom durch den Stromwandler, bevorzugt während der spannungsgeregelten Phase, einen ersten vorgebbaren Stromwert unterschreitet, wird das Verfahren zum Betrieb des Sperrwandlers beendet. Vorteilhaft wird ein Abbruchkriterium bereitgestellt, welches trotz möglicher Energieflussumkehr, Überströme und Überspannungen am ersten Leistungsschalter sicher unterbindet.If the current, preferably the output current through the current converter, preferably during the voltage-controlled phase, falls below a first predeterminable current value, the method for operating the flyback converter is ended. A termination criterion is advantageously provided which reliably prevents overcurrents and overvoltages at the first circuit breaker despite possible energy flow reversal.

In einer anderen Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt vor dem Vorgeben des Soll-Ladestromwerts: Ansteuern des ersten Leistungsschalters mittels einem vorgebbaren ersten Tastverhältnis für eine vorgebbare Zeitdauer.In another embodiment, the method includes a further step before specifying the target charging current value: activating the first power switch using a predeterminable first duty cycle for a predeterminable period of time.

Zur Sicherstellung eines zerstörungsfreien Betriebs des Sperrwandlers ist bevorzugt eine Active Clamping Schaltung ausgangsseitig des Sperrwandlers vorgesehen. Bevorzugt umfasst die Active Clamping Schaltung eine Reihenschaltung eines dritten Kondensators und eines zweiten Leistungsschalters, wobei die Reihenschaltung parallel zur Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist. Mittels des Ansteuerns des ersten Leistungsschalters mittels einem vorgebbaren Tastverhältnis für eine vorgebbare Zeitdauer wird die Kapazität der Active Clamping Schaltung gezielt aufgeladen. Dabei wird das Tastverhältnis so vorgegeben, dass keinesfalls zu hohe Ströme und Spannungen an dem ersten Leistungsschalter auftreten. Entsprechend wird das Tastverhältnis sehr klein gewählt, beispielsweise 1 bis 10 % von dem Tastverhältnis, welches maximal bei der Bereitstellung des Soll-Ladestroms gewählt wird. Die Zeitdauer wird so gewählt, dass ein Aufladen des dritten Kondensators zuverlässig erfolgt. Nach dem Aufladen des dritten Kondensators kann das rasche Laden des Zwischenkreiskondensators erfolgen, ohne dass zu hohe Ströme und Spannungen an dem ersten Leistungsschalter auftreten. Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, welches ein rasches, zerstörungsfreies Laden des Zwischenkreiskondensators trotz Active-Clamping Schaltung ermöglicht.To ensure non-destructive operation of the flyback converter, an active clamping circuit is preferably provided on the output side of the flyback converter. The active clamping circuit preferably comprises a series connection of a third capacitor and a second power switch, the series connection being connected in parallel to the secondary winding of the transformer. By controlling the first circuit breaker using a predeterminable duty cycle for a predeterminable period of time, the capacity of the active clamping circuit is specifically charged. The duty cycle is specified so that under no circumstances do excessive currents and voltages occur at the first circuit breaker. Accordingly, the duty cycle is chosen to be very small, for example 1 to 10% of the duty cycle, which is selected as a maximum when providing the target charging current. The period of time is chosen so that the third capacitor is charged reliably. After charging the third capacitor, the intermediate circuit capacitor can be charged quickly without excessive currents and voltages occurring at the first power switch. A method is advantageously provided which enables rapid, non-destructive charging of the intermediate circuit capacitor despite the active clamping circuit.

In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt vor dem Bereitstellen des Soll-Ladestroms: Initialisieren eines Stromreglers des Sperrwandlers.In one embodiment, the method includes a further step before providing the target charging current: initializing a current regulator of the flyback converter.

Bevorzugt umfasst das Initialisieren des Stromreglers die Ermittlung des vorzugebenden Tastverhältnisses zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters in Abhängigkeit der ermittelten Spannung und des einzustellenden Soll-Ladestrom zum Laden des Zwischenkreiskondensators. Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, welches ein rasches, zerstörungsfreies Laden des Zwischenkreiskondensators ermöglicht.Initializing the current controller preferably includes determining the duty cycle to be specified for controlling the first power switch depending on the determined voltage and the target charging current to be set for charging the intermediate circuit capacitor. A method is advantageously provided which enables rapid, non-destructive charging of the intermediate circuit capacitor.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.The invention further relates to a computer program comprising commands which, when the program is executed by a control device, cause it to carry out the steps of the method described.

Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.The invention further relates to a computer-readable storage medium comprising commands which, when executed by a control device, cause it to carry out the steps of the method described.

Ferner betrifft die Erfindung einen Sperrwandler zum Laden eines Zwischenkreiskondensators in einem Hochvoltnetz. Der Sperrwandler ist eingangsseitig mit einem Niedervoltnetz und ausgangsseitig mit einem Hochvoltnetz koppelbar. Der Sperrwandler umfasst eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein wie oben beschriebenes Verfahren auszuführen.The invention further relates to a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network. The flyback converter can be connected to a low-voltage network on the input side and to a high-voltage network on the output side. The flyback converter includes a control device that is set up to carry out a method as described above.

Es wird ein Sperrwandler zum Laden eines Zwischenkreiskondensators in einem Hochvoltnetz bereitgestellt. Der Sperrwandler umfasst eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung bevorzugt eingerichtete Ein- und Ausgänge, die das Ermitteln der Spannung und oder des Stroms ermöglichen, bevorzugt mittels Spannungs- und oder Strommesseinrichtungen, sowie bevorzugt einen µ-Controller zur Stromregelung und Spannungsregelung und zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters.A flyback converter is provided for charging an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network. The flyback converter includes a control device that is set up to carry out the method described. For this purpose, the control device preferably comprises inputs and outputs that enable the voltage and/or current to be determined, preferably by means of voltage and/or current measuring devices, and preferably a μ-controller for the current regulation and voltage regulation and for controlling the first circuit breaker.

Vorteilhaft wird ein Sperrwandler zum raschen Laden eines Zwischenkreiskondensators bereitgestellt.A flyback converter is advantageously provided for quickly charging an intermediate circuit capacitor.

Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem beschriebenen Sperrwandler und bevorzugt mit einer Leistungselektronik und/ oder einem elektrischen Antrieb. Ein derartiger Antriebsstrang dient beispielsweise dem Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs. Mittels des Verfahrens und des Sperrwandlers wird ein effizienter Betrieb des Antriebstrangs ermöglicht.The invention further relates to a drive train with a described flyback converter and preferably with power electronics and/or an electric drive. Such a drive train is used, for example, to drive an electric vehicle. The method and the flyback converter enable efficient operation of the drive train.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit einem beschriebenen Antriebsstrang. Vorteilhaft wird somit ein Fahrzeug bereitgestellt, welches einen Sperrwandler umfasst, mit dem ein rasches Laden des Zwischenkreiskondensators ermöglicht wird.The invention further relates to a vehicle with a described drive train. A vehicle is thus advantageously provided which comprises a flyback converter which enables rapid charging of the intermediate circuit capacitor.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend auf die Vorrichtung bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features, properties and advantages of the method according to the invention apply or are applicable to the device or the drive train and the vehicle and vice versa.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention emerge from the following description with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

1 eine erste schematische Darstellung eines Sperrwandlers zum Laden eines Zwischenkreiskondensators,
2 eine zweite schematische Darstellung eines Sperrwandlers zum Laden eines Zwischenkreiskondensators,
3 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang,
4 ein schematisches Diagramm mit einem beispielhaften Verlauf der Spannung und des Stroms während des Verfahrens zum Laden eines Zwischenkreiskondensators.
5 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Laden eines Zwischenkreiskondensators.

The invention will be explained in more detail below using a few figures, including:

1 a first schematic representation of a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor,
2 a second schematic representation of a flyback converter for charging an intermediate circuit capacitor,
3 a schematically illustrated vehicle with a drive train,
4 a schematic diagram with an exemplary course of the voltage and current during the process for charging an intermediate circuit capacitor.
5 a schematically illustrated flowchart for a method for charging an intermediate circuit capacitor.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 zeigt eine erste schematische Darstellung eines Sperrwandlers 250 oder einer möglichen Schaltungstopologie zum Laden eines Zwischenkreiskondensators 210. Bevorzugt ist der Zwischenkreiskondensator 210 zum Laden mit dem Hochvoltnetz 205 über die Ausgangsanschlüsse 242_p, 242_n verbunden. Die 1 zeigt einen Sperrwandler 250, der dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zum Betrieb des Sperrwandlers 250 zum Laden des Zwischenkreiskondensators 210 in einem Hochvoltnetz 205 auszuführen. Der Sperrwandler 250, auch Flyback-Wandler genannt, ist eingangsseitig mit einem Niedervoltnetz 295 und ausgangsseitig mit einem Hochvoltnetz 205 verbindbar, bevorzugt verbunden. Das Hochvoltnetz 205 umfasst den Zwischenkreiskondensator 210. Der Sperrwandler 250 umfasst eingangsseitig zwischen den Eingangsanschlüssen 244_p, 244_n eine Reihenschaltung aus einem ersten Leistungsschalter 252 und einer Primärwicklung 254 eines Transformators 260. Ausgangsseitig umfasst der Sperrwandler zwischen den Ausgangsanschlüssen 242_p, 242_n eine Reihenschaltung einer Sekundärwicklung 256 des Transformators 260 und einer in Sperrrichtung geschalteten ersten Diode 258, wobei ausgangsseitig ein erster Kondensator 262 zwischen die Ausgangsanschlüsse 242_p, 242_n geschaltet ist. Bevorzugt sind die Primärwicklung 254 und die Sekundärwicklung 256 des Transformators 260 zur primärseitigen und sekundärseitigen Definition der Stromrichtung gegensinnig gewickelt. Bevorzugt ist eingangsseitig ein zweiter Kondensator 264 zwischen die Eingangsanschlüsse 244_p, 244_n geschaltet, zur Glättung der Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen, auch bei einem Rückwärtsbetrieb des Sperrwandlers. Bevorzugt ist die erste Diode 258 als eine Body-Diode eines dritten Leistungsschalters 268 ausgestaltet. Bevorzugt kann der Sperrwandler mittels Ansteuerung des dritten Leistungsschalters 268 elektrische Energie von der Ausgangsseite zur Eingangsseite übertragen. Bevorzugt wird mittels des dritten Leistungsschalters 268 die Gleichspannung des Hochvoltnetzes 205 zu einer Wechselspannung umgeformt, damit der Transformator 260 diese überträgt. Bevorzugt zur vollständigen Darstellung der Schaltungstopologie ist die Streuinduktivität 265 des Transformators 260 zwischen der Sekundärwicklung 256 des Transformators 260 und der ersten Diode 258 dargestellt. Bevorzugt umfasst der Sperrwandler 250 eine Active Clamping Schaltung, oder Überspannungsschutzschaltung, die als eine Reihenschaltung eines dritten Kondensators 263 und eines zweiten Leistungsschalters 261 ausgebildet ist. Die Reihenschaltung der Active Clamping Schaltung ist parallel zur Sekundärwicklung 256 des Transformators 260, bevorzugt parallel zur Sekundärwicklung 256 und der Streuinduktivität 265, geschaltet. Die Active Clamping Schaltung reduziert mittels dem dritten Kondensator 263 aufgrund der Streuinduktivität 265 entstehende Spannungsspitzen über der Primärwicklung 254 des Transformators 260. Zwischen den Ausgangsanschlüssen 242_p, 242_n fällt eine Spannung ab, bevorzugt die Spannung Ux, die beispielhaft die Spannung an einem angeschlossenen Zwischenkreiskondensator 210 charakterisiert. Zum Laden des Zwischenkreiskondensators 210 fließt ein Strom Ix durch den Sperrwandler 250 und über Ausgangsanschlüsse 242_p, 242_n in den Kondensator.The 1 shows a first schematic representation of a flyback converter 250 or a possible circuit topology for charging an intermediate circuit capacitor 210. For charging, the intermediate circuit capacitor 210 is preferably connected to the high-voltage network 205 via the output connections 242_p, 242_n. The 1 shows a flyback converter 250, which is set up to carry out a method for operating the flyback converter 250 for charging the intermediate circuit capacitor 210 in a high-voltage network 205. The flyback converter 250, also called a flyback converter, can be connected, preferably connected, to a low-voltage network 295 on the input side and to a high-voltage network 205 on the output side. The high-voltage network 205 includes the intermediate circuit capacitor 210. On the input side, the flyback converter 250 includes a series connection of a first power switch 252 and a primary winding 254 of a transformer 260 between the input connections 244_p, 244_n. On the output side, the flyback converter includes a series connection of a secondary winding 256 between the output connections 242_p, 242_n Transformer 260 and a first diode 258 connected in the reverse direction, with a first capacitor 262 being connected on the output side between the output connections 242_p, 242_n. The primary winding 254 and the secondary winding 256 of the transformer 260 are preferably wound in opposite directions to define the current direction on the primary and secondary sides. A second capacitor 264 is preferably connected on the input side between the input connections 244_p, 244_n in order to smooth the voltage between the input connections, even when the flyback converter is operating in reverse. The first diode 258 is preferably designed as a body diode of a third power switch 268. Preferably, the flyback converter can transmit electrical energy from the output side to the input side by controlling the third power switch 268. The direct voltage of the high-voltage network 205 is preferably converted into an alternating voltage by means of the third power switch 268 so that the transformer 260 transmits it. Preferably, for a complete representation of the circuit topology, the leakage inductance 265 of the transformer 260 is shown between the secondary winding 256 of the transformer 260 and the first diode 258. The flyback converter 250 preferably comprises an active clamping circuit, or overvoltage protection circuit, which is designed as a series connection of a third capacitor 263 and a second power switch 261. The series connection of the active clamping circuit is connected in parallel to the secondary winding 256 of the transformer 260, preferably in parallel to the secondary winding 256 and the leakage inductance 265. The active clamping circuit reduces voltage peaks across the primary winding 254 of the transformer 260 due to the leakage inductance 265 by means of the third capacitor 263. A voltage drops between the output connections 242_p, 242_n, preferably the voltage Ux, which, for example, characterizes the voltage at a connected intermediate circuit capacitor 210. To charge the intermediate circuit capacitor 210, a current Ix flows through the flyback converter 250 and into the capacitor via output connections 242_p, 242_n.

2 zeigt eine zweite schematische Darstellung eines Sperrwandlers 250 zum Laden eines Zwischenkreiskondensators 210. Das Hochvoltnetz 205 ist mittels mindestens einem Schalter 230 mit einer Energiequelle 220 verbindbar. Das Hochvoltnetz 205 ist mittels dem Gleichspannungswandler oder Sperrwandler 250 mit einem Niedervoltnetz 295 gekoppelt. Der Sperrwandler 250 umfasst eine induktive Kopplung oder einen Transformator und trennt somit das Hochvoltnetz 205 galvanisch vom Niederspannungsnetz 295. Bevorzugt wird das Niederspannungsnetz 295 aus dem Hochvoltnetz 205 mit elektrischer Energie versorgt. Bevorzugt wird der Sperrwandler 250 dazu rückwärts und in dem Betriebsmodus Tiefsetzsteller angesteuert. Das Niederspannungsnetz 295 umfasst bevorzugt eine Niederspannungsenergiequelle 222, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator und weitere (nicht dargestellte) Verbraucher, beispielsweise Steuergeräte. Eine Steuereinrichtung 255 ist dazu ausgelegt und oder eingerichtet, eine Spannung Ux zu ermitteln, einen Soll-Ladestromwert I_L vorzugeben und ein entsprechendes Tastverhältnis Tx vorzugeben und einen Sollladespannungswert U_L vorzugeben. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung 255 zur Ermittlung des entsprechenden Tastverhältnis in Abhängigkeit des Soll-Ladestromwerts oder des Soll-Ladespannungswerts einen Stromregler 270 oder einen Spannungsregler. In dieser Darstellung ist die Steuereinrichtung 255 und der Stromregler 270 außerhalb des Sperrwandlers 250 dargestellt, wobei die Steuereinrichtung 255 und der Stromregler 270 ebenso innerhalb des Sperrwandlers 250 angeordnet sein können. 2 shows a second schematic representation of a flyback converter 250 for charging an intermediate circuit capacitor 210. The high-voltage network 205 can be connected to an energy source 220 by means of at least one switch 230. The high-voltage network 205 is coupled to a low-voltage network 295 by means of the DC-DC converter or flyback converter 250. The flyback converter 250 includes an inductive coupling or a transformer and thus electrically isolates the high-voltage network 205 from the low-voltage network 295. The low-voltage network 295 is preferably supplied with electrical energy from the high-voltage network 205. For this purpose, the flyback converter 250 is preferably controlled backwards and in the step-down converter operating mode. The low-voltage network 295 preferably includes a low-voltage energy source 222, for example a battery or accumulator, and other consumers (not shown), for example control devices. A control device 255 is designed and/or set up to determine a voltage Ux, to specify a target charging current value I_L and to specify a corresponding duty cycle Tx and to specify a target charging voltage value U_L. The control device 255 preferably includes a current regulator 270 or a voltage regulator for determining the corresponding duty cycle depending on the target charging current value or the target charging voltage value. In this illustration, the control device 255 and the current regulator 270 are shown outside the flyback converter 250, whereby the control device 255 and the current regulator 270 can also be arranged inside the flyback converter 250.

Die 3 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 400 mit einem Antriebsstrang 300. Die Darstellung zeigt beispielhaft ein Fahrzeug 400, welches gleichermaßen zu Lande, zu Wasser und in der Luft einsetzbar ist. Der Antriebsstrang 300 umfasst den Sperrwandler 250 und bevorzugt eine Leistungselektronik, einen Pulswechselrichter 272. Bevorzugt umfasst der Antriebsstrang weiter eine Energiequelle 220, den Zwischenkreiskondensator 210, eine elektrische Maschine 280 und/ oder eine Niederspannungsenergiequelle 222. Der Pulswechselrichter 272 dient bevorzugt der Versorgung der elektrischen Maschine 280 mit elektrischer Energie aus der Energiequelle 220. Bevorzugt umfasst der Pulswechselrichter 272 den Zwischenkreiskondensator 210, sodass im Betrieb der Sperrwandler 250 mit dem der Pulswechselrichter 272 verbunden ist.The 3 shows a schematically illustrated vehicle 400 with a drive train 300. The illustration shows an example of a vehicle 400, which can be used equally on land, on water and in the air. The drive train 300 includes the flyback converter 250 and preferably power electronics, a pulse inverter 272. The drive train preferably further comprises an energy source 220, the intermediate circuit capacitor 210, an electrical machine 280 and/or a low-voltage energy source 222. The pulse inverter 272 is preferably used to supply the electrical machine 280 with electrical energy from the energy source 220. The pulse inverter 272 preferably includes the intermediate circuit capacitor 210, so that the flyback converter 250 is connected to the pulse inverter 272 during operation.

Die 4 zeigt ein schematisches Diagramm mit einem beispielhaften Verlauf von Spannungen während dem Betrieb eines Sperrwandlers 250 zum Laden eines Zwischenkreiskondensators 210. Die Spannung U an den Ausgangsanschlüssen des Sperrwandlers 250 oder an dem Zwischenkreiskondensator 210 und der Strom I durch den Sperrwandler 250 oder in den Zwischenkreiskondensator 210 ist in dem Diagramm auf der y-Achse über der Zeit t auf der x-Achse dargestellt. Vor dem Beginn des Verfahrens liegt eine geringe Spannung Ux an den Ausgangsanschlüssen an. Der Zwischenkreiskondensator ist noch nicht aufgeladen. Es fließt auch kein nennenswerter Strom Ix durch den Sperrwandler 250 oder den Zwischenkreiskondensator 210. Zum Zeitpunkt t1 empfängt die Steuereinrichtung 255 das Signal zum Laden des Zwischenkreiskondensators 210. Bevorzugt steuert die Steuereinrichtung 255 den ersten Leistungsschalters 252 mittels einem vorgebbaren ersten Tastverhältnis T1 für eine vorgebbare Zeitdauer Zx bis zum Zeitpunkt t2 zum Vorladen des dritten Kondensators 263 der Active Clamping Schaltung. In diesem Zeitraum steigt der Ladestrom Ix und die Spannung Ux leicht an. Anschließend gibt die Steuereinrichtung einen Soll-Ladestromwert I_L vor, zum Laden des Zwischenkreiskondensators 210 mittels Vorgeben eines Tastverhältnis Tx zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters 252 bereit, solange die ermittelte Spannung Ux einen ersten Spannungswert U1 unterschreitet. Mittels der Stromregelung steigt der Ladestrom Ix rasch auf das Niveau des vorgegebenen Soll-Ladestromwerts I_L an und entsprechend steigt die Spannung Ux an den Ausgangsanschlüssen an. Zum Zeitpunkt t3 gibt die Steuereinrichtung einen Soll-Ladespannungswert U_L vor, solange die ermittelte Spannung Ux dem ersten Spannungswert U1 entspricht oder die ermittelte Spannung Ux den ersten Spannungswert U1 überschreitet und die ermittelte Spannung Ux einen zweiten Spannungswert U2 unterschreitet. Wenn die ermittelte Spannung Ux den zweiten Spannungswert U2 erreicht, ist der Zwischenkreiskondensator aufgeladen und es ergibt sich der Zeitpunkt t4. Mittels der Spannungsregelung steigt in dem Zeitraum zwischen t3 und t4 die Spannung Ux weiter an, bis sie das Niveau der vorgegebenen Soll-Ladespannung erreicht. Entsprechend fällt der Ladestrom Ix wieder ab. Bevorzugt wird das Verfahren 100 zum Betrieb des Sperrwandlers 250 beendet, nachdem der ermittelte Strom Ix einen ersten vorgebbaren Stromwert I1 unterschreitet.The 4 shows a schematic diagram with an exemplary course of voltages during the operation of a flyback converter 250 for charging an intermediate circuit capacitor 210. The voltage U at the output connections of the flyback converter 250 or at the intermediate circuit capacitor 210 and the current I through the flyback converter 250 or in the intermediate circuit capacitor 210 is shown in the diagram on the y-axis versus time t on the x-axis. Before the process begins, a small voltage Ux is present at the output terminals. The intermediate circuit capacitor is not yet charged. There is also no significant current Ix flowing through the flyback converter 250 or the intermediate circuit capacitor 210. At time t1, the control device 255 receives the signal for charging the intermediate circuit capacitor 210. The control device 255 preferably controls the first power switch 252 by means of a predeterminable first duty cycle T1 for a predeterminable period of time Zx until time t2 for precharging the third capacitor 263 of the active clamping circuit. During this period, the charging current Ix and the voltage Ux increase slightly. The control device then specifies a target charging current value I_L for charging the intermediate circuit capacitor 210 by specifying a duty cycle Tx for controlling the first power switch 252, as long as the determined voltage Ux falls below a first voltage value U1. By means of the current control, the charging current Ix increases quickly to the level of the predetermined target charging current value I_L and the voltage Ux at the output connections increases accordingly. At time t3, the control device specifies a target charging voltage value U_L as long as the determined voltage Ux corresponds to the first voltage value U1 or the determined voltage Ux exceeds the first voltage value U1 and the determined voltage Ux falls below a second voltage value U2. When the determined voltage Ux reaches the second voltage value U2, the intermediate circuit capacitor is charged and the time t4 results. By means of the voltage control, the voltage Ux continues to rise in the period between t3 and t4 until it reaches the level of the specified target charging voltage. Accordingly, the charging current Ix drops again. The method 100 for operating the flyback converter 250 is preferably ended after the determined current Ix falls below a first predeterminable current value I1.

Die 5 zeigt ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren 100 zum Betrieb eines Sperrwandlers 250 zum Laden eines Zwischenkreiskondensators 210. Mit Schritt 105 beginnt das Verfahren. In Schritt 120 wird eine Spannung Ux ermittelt, die die Spannung am Zwischenkreiskondensator 210 charakterisiert. Bevorzugt wird in Schritt 130 der erste Leistungsschalter 252 mittels einem vorgebbaren ersten Tastverhältnis T1 für eine vorgebbare Zeitdauer Zx angesteuert. Bevorzugt wird in Schritt 132 ein Stromregler 270 des Sperrwandlers 250 initialisiert. In Schritt 140 wird ein Soll-Ladestromwert I_L zum Laden des Zwischenkreiskondensators 210 vorgegeben und ein Tastverhältnis Tx zur Ansteuerung des ersten Leistungsschalters 252 solange die ermittelte Spannung Ux einen ersten Spannungswert U1 unterschreitet. In Schritt 150 wird ein Soll-Ladespannungswert U_L vorgegeben, solange die ermittelte Spannung Ux dem ersten Spannungswert U1 entspricht oder die ermittelte Spannung Ux den ersten Spannungswert U1 überschreitet und die ermittelte Spannung Ux einen zweiten Spannungswert U2 unterschreitet. Bevorzugt wird in Schritt 160 ein Strom Ix ermittelt, der den Strom durch die erste Diode 258 charakterisiert, wobei das Verfahren 100 zum Betrieb eines Sperrwandlers 250 beendet wird, nachdem der ermittelte Strom Ix einen ersten vorgebbaren Stromwert I1 unterschreitet. Mit Schritt 175 endet das Verfahren.The 5 shows a schematically illustrated flowchart for a method 100 for operating a flyback converter 250 for charging an intermediate circuit capacitor 210. The method begins with step 105. In step 120, a voltage Ux is determined, which characterizes the voltage at the intermediate circuit capacitor 210. Preferably, in step 130, the first circuit breaker 252 is used a predeterminable first duty cycle T1 for a predeterminable period of time Zx. A current regulator 270 of the flyback converter 250 is preferably initialized in step 132. In step 140, a target charging current value I_L for charging the intermediate circuit capacitor 210 is specified and a duty cycle Tx for controlling the first power switch 252 as long as the determined voltage Ux falls below a first voltage value U1. In step 150, a target charging voltage value U_L is specified as long as the determined voltage Ux corresponds to the first voltage value U1 or the determined voltage Ux exceeds the first voltage value U1 and the determined voltage Ux falls below a second voltage value U2. Preferably, in step 160, a current Ix is determined, which characterizes the current through the first diode 258, the method 100 for operating a flyback converter 250 being terminated after the determined current Ix falls below a first predeterminable current value I1. The process ends with step 175.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102020206987 A1 [0002]

Claims

Method (100) for operating a flyback converter (250) for charging an intermediate circuit capacitor (210), wherein the flyback converter (250) can be connected to a low-voltage network (295) on the input side and to a high-voltage network (205) on the output side, wherein the high-voltage network (205) comprises the intermediate circuit capacitor (210), wherein the flyback converter (250) comprises a series connection of a first power switch (252) and a primary winding (254) of a transformer (260) on the input side between the input connections (244_p, 244_n) and on the output side between the output connections (242_p, 242_n) a series connection of a secondary winding (256) of the transformer (260) and a first diode (258) connected in the reverse direction, with a first capacitor (262) being connected on the output side between the output connections (242_p, 242_n). , with the steps: Determining (120) a voltage (Ux) that characterizes the voltage at the intermediate circuit capacitor (210), Specifying (140) a target charging current value (I_L) for charging the intermediate circuit capacitor (210) and specifying a corresponding duty cycle (Tx) for controlling the first power switch (252) as long as the determined voltage (Ux) falls below a first voltage value (U1), Specifying (150) a target charging voltage value (U_L) for charging the intermediate circuit capacitor (210) and specifying a corresponding duty cycle (Tx) for controlling the first power switch (252), as long as the determined voltage (Ux) corresponds to the first voltage value (U1) or the determined voltage (Ux) exceeds the first voltage value (U1) and the determined voltage (Ux) falls below a second voltage value (U2), where the first voltage value (U1) is smaller than the second voltage value (U2).

Procedure according to Claim 1 , wherein during the specification (140) of the target charging current value (I_L), the duty cycle (Tx) is greater than a predetermined first duty cycle (T1).

Method according to one of the preceding claims, wherein the target charging current (I_L) is reduced before the transition from specifying (140) the target charging current value (I_L) to specifying the target charging voltage (U_L).

Method according to one of the preceding claims, wherein during the transition from specifying (140) the target charging current value (I_L) to specifying the target charging voltage value (U_L), the duty cycle (Tx) is continuously adopted.

Method according to one of the preceding claims, wherein the charging current (Ix) decreases continuously while the target charging voltage value (U_L) is specified (150).

Method according to one of the preceding claims, with the step: Determining (160) a current (Ix) which characterizes the current through the first diode (258), wherein the method (100) for operating a flyback converter (250) is ended after the determined current (Ix) falls below a first predeterminable current value (I1).

Method according to one of the preceding claims, with the step before specifying (140) the target charging current value (I_L): Controlling (130) the first circuit breaker (252) by means of a predeterminable first duty cycle (T1) for a predeterminable period of time (Zx).

Method according to one of the preceding claims, with the step before specifying (140) the target charging current value (I_L): Initializing (132) a current regulator (270) of the flyback converter (250).

Computer program, comprising commands which, when the program is executed by a control device (255), cause it to carry out the method/steps of the method (100). Claim 1 until 8th to carry out.

Computer-readable storage medium, comprising commands which, when executed by a control device (255), cause it to follow the method/steps of the method (100). Claim 1 until 8th to carry out.

Flyback converter (250) for charging an intermediate circuit capacitor (210) in a high-voltage network (205), the flyback converter (250) being coupled on the input side to a low-voltage network (295) and on the output side to a high-voltage network (205), the flyback converter (250) being coupled to a control device (255) and is designed to carry out a procedure according to one of the Claims 1 until 8th to carry out.

Drive train (300) with a flyback converter (250). Claim 11 .

Vehicle (400) with a drive train (300). Claim 12 .